CN1584714A

CN1584714A - 制作一半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法

Info

Publication number: CN1584714A
Application number: CN 200410046557
Authority: CN
Inventors: 李刘中; 黄国有
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2024-06-02
Also published as: CN1291270C

Abstract

本发明一种制作一半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法，先提供一薄膜晶体管液晶显示器的基板，且基板表面限定至少一反射区、一透射区以及一外部电路接合区，接合于基板表面形成一保护层以及一第一光阻层，并利用一第一黄光和蚀刻工序来限定保护层以及第一光阻层的图形，以及使反射区内的第一光阻层残膜高于透射区的表面。接合于基板表面形成一透明导电层、一反射层以及一第二光阻层，且第二光阻层在透射区内的厚度大于其在反射区内的厚度。之后利用一第二黄光和蚀刻工序来限定透明导电层、反射层以及第二光阻层的图形。随后再去除透射区内的第二光阻层、反射层，直至透明导电层表面。

Description

制作一半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法

技术领域

本发明是关于一种制作一半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法，尤指一种可减少使用光掩模的制作一半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器为被动发光的平面显示器，因此需要外加光源来提供画面显示所需光线，而依据外加光源的型态，薄膜晶体管液晶显示器一般可分为以环境光线作为光源的反射式薄膜晶体管液晶显示器，利用背光组件作为光源的透射式薄膜晶体管液晶显示器，以及介于二者之间的半透半反薄膜晶体管液晶显示器。

半透半反薄膜晶体管液晶显示器的主要特征是把传统薄膜晶体管液晶显示器中的像素分割为一由透明导电材料构成的透射式子像素，以及一由金属材料构成的反射式子像素，并且利用一设置在扫描线与数据线交错区域的像素驱动电路来同时驱动透射式子像素与反射式子像素。公知制作半透半反薄膜晶体管液晶显示器的像素多组时，至少需使用七道光掩模来限定薄膜晶体管基板上的图形，例如利用一第一黄光和蚀刻工序来限定控制极，一第二黄光和蚀刻工序来限定半导体层(通常为非晶硅层)，一第三黄光和蚀刻工序来限定源极、漏极，一第四黄光和蚀刻工序限定连接至漏极的搭接孔，一第五黄光和蚀刻工序限定反射式子像素的凸块以及搭接孔等结构，一第六黄光和蚀刻工序限定透射式子像素的像素电极(透明导电层)，以及一第七黄光至蚀刻工序限定反射式子像素的像素电极(金属层)。由于使用光掩模数目的多寡直接反应到工序复杂度以及生产成本，而且随着使用光掩模数目愈多，多次黄光和蚀刻工序间也可能因为对位误差而衍生其它问题，进而影响产品合格率，因此如何有效地减少使用光掩模对于显示器制造业者来说是很重要的。

发明内容

因此，本发明的目的即在提供一种制作一半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法，可以减少使用光掩模，降低工序复杂度、生产成本，并且避免多次黄光和蚀刻工序间的对位误差所衍生的问题。

在本发明的较佳实施例中，该方法先提供一基板，该基板表面限定至少一反射区、一透射区以及一外部电路接合区，且反射区包括一薄膜晶体管，外部电路接合区包括一外部电路接合电极。之后在基板表面形成一保护层以及一第一光阻层，并利用一第一黄光和蚀刻工序来限定保护层以及第一光阻层的图形，以在反射区内形成一第一开口通至该薄膜晶体管表面，在外部电路接合区内形成一第二开口通至该外部电路接合电极表面，以及使反射区内的该第一光阻层残膜高于该透射区的表面。接合于基板表面形成一透明导电层、一反射层以及一第二光阻层，且第二光阻层在透射区内的厚度大于第二光阻层在反射区内的厚度。接着再利用一第二黄光和蚀刻工序来限定透明导电层、反射层以及第二光阻层的图形，以在反射区内形成一第三开口。然后去除透射区内的第二光阻层、反射层，直至透明导电层表面。

由于本发明在利用第一黄光和蚀刻工序来限定反射区的第一开口以及外部电路接合区的第二开口时，更同时在反射区与透射区形成不同的表面高度，因此利用此高度落差可以使后续形成的第二光阻层在透射区具有较大的厚度，进而可以在进行第二黄光和蚀刻工序的过程中，在透射区维持适当的第二光阻层残膜，用来保护透射区的反射层以及透明导电层并避免其在限定反射区的第三开口的蚀刻过程中受到破坏。同时本发明在后续去除透射区的第二光阻层残膜时，仍能在反射区维持适当厚度的第二光阻层环绕于第三开口周围，以避免反射区的反射层在去除透射区的反射层时受到破坏。如此一来，本发明仅需要利用一道光掩模即可完成反射式子像素与透射式子像素的图形限定，因此可以避免公知技术利用两道光掩模来分别限定反射式子像素的像素电极与透射式子像素的像素电极可能衍生的问题，并且降低工序复杂度以及生产成本。

附图说明

图1至图11为本发明制作一半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法示意图。

附图符号说明：

10 基板 12 控制极

14 外部电路接合电极 16 介电层

18、20 半导体层 21 通道

22 源极 24 漏极

26 薄膜晶体管 28 保护层

30、50 光阻层 32、32’、34、潜在图形

36、 36’、 52、

54

32”、36”、38、开口 42 凸块

40、 52’、 56

44 透明导电层 46 缓冲层

48 反射层 A 反射区

B 透射区 C 外部电路接合区

H 光阻层残膜高度

具体实施方式

参考图1至图11，图1至图11为本发明制作一半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法示意图。如图1所示，本发明方法先提供一基板10，例如玻璃基板，且基板10表面限定一反射区A、一透射区B以及一外部电路接合区C，其中反射区A以及透射区B为半透半反薄膜晶体管液晶显示器的一像素区域，外部电路接合区C则用来焊接驱动电路芯片，以提供驱动信号至半透半反薄膜晶体管液晶显示器的扫描线以及数据线。接合于基板10表面形成一第一导电层，例如由铝、钼、钽或铝合金等构成的金属层，并利用一第一黄光和蚀刻工序来限定第一导电层的图形，以在基板10表面形成一设置在反射区A中的控制极12，以及在基板10表面形成一设置在外部电路接合区C中的外部电路接合电极14。

接着依序在基板10表面形成一介电层16以及半导体层18、20，并利用一第二黄光和蚀刻工序来限定半导体层18、20的图形，其中介电层16可以为氧化硅层或氮化硅层，半导体层18可为一非晶硅层，而半导体层20可为一经掺杂的非晶硅层。接下来再于基板10表面覆盖一第二导电层，例如由铝、钼或钽等构成的金属层，并利用一第三黄光和蚀刻工序来限定第二导电层的图形，以在反射区A内的控制极12上方形成一源极22、一漏极24，并且在源极22与漏极24之间形成一沟道21，完成薄膜晶体管26的制作。

如图2所示，在完成薄膜晶体管26的制作后，按照本发明方法，接下来在基板10表面形成一由氮化硅形成的保护层28以及一由有机材料形成的光阻层30，并使基板10具有一约略平坦的表面。

接着即利用一第四黄光和蚀刻工序来限定保护层28以及光阻层30的图形，以在反射区A内限定一像素搭接孔通至薄膜晶体管26表面，在外部电路接合区C内形成一开口通至外部电路接合电极14表面，以及使反射区A内残留的光阻层30高于透射区B的表面。其中第四黄光和蚀刻工序的详细步骤叙述如下。

如图3所示，利用一光掩模，例如半透透光掩模(halftone mask)，同时在反射区A、透射区B以及外部电路接合区C中进行第一次曝光，以分别在光阻层30中形成一潜在图形32设在反射区A中，形成一潜在图形34设在透射区B中，以及形成一潜在图形36设在外部电路接合区C中。其中潜在图形32、34、36可利用曝光时间、曝光强度以及光掩模孔隙密度等因素来控制其曝光深度，使潜在图形32、34、36在第一次曝光后的曝光深度小于光阻层30的厚度。

如图4所示，接下来再在反射区A以及外部电路连接区C中进行第二次曝光，以分别在光阻层30中形成一潜在图形32’设在反射区A中，以及形成一潜在图形36’设在外部电路接合区C中。值得注意的是，第二次曝光的位置应与部分的第一次曝光位置相重迭，以使潜在图形32’以及潜在图形36’均可以贯穿光阻层30并通至保护层28表面。在本发明的较佳实施例中，潜在图形32’是用来限定一连接至漏极24的像素搭接孔图形，潜在图形36’则是用来限定一连接至外部电路接合电极14的开口图形，且外部电路接合区C于第二次曝光形成的潜在图形36’设置于第一次曝光形成的潜在图形36内部。

如图5所示，随后进行一显影工序，以去除曝光区域的光阻层30，使光阻层30中的潜在图形32’、34、36’可以显现出来。此时，反射区A残留的光阻层30具有最大的高度，透射区B与外部电路接合区C残留的光阻层30的高度次的，至于反射区A预定形成像素搭接孔的区域以及外部电路接合区C预定形成开口的区域则无残留光阻层。接着利用光阻层30作为一蚀刻掩膜，进行一干蚀刻去除保护层28以及介电层16，以分别在反射区A形成一开口32”通至漏极24表面，以及在外部电路接合区C形成一开口36”通至外接电路连接电极14表面。

之后如图6所示，利用一氧气等离子灰化工序去除透射区B以及外部电路接合区C的光阻层30，以暴露出保护层28表面，完成反射区A的开口38以及外部电路接合区C的开口40的制作。同时由于反射区A残留有较高的光阻层30，因此在氧气等离子灰化工序后仍可保留适当高度的光阻层残膜30，用来制作多个凸块，以增加光线在反射区A的反射率。由于凸块工序已为本技术领域的普通技术人员的公知技术，且其并非本发明的技术特征所在，因此在此不再赘述。

本发明方法在完成第四黄光和蚀刻工序后使基板10在反射区A与透射区B具有两种不同的表面高度(dual gap)，以利于后续利用此一高度落差来制作反射区A与透射区B的像素电极，达到减少使用光掩模的目的。为了清楚描述后续工序的特点，图7至图11仅显示反射区A与透射区B的剖面示意图。

如图7所示，本发明方法在反射区A形成多个凸块42后，接着再于基板10表面连续沉积一透明导电层44、一缓冲层46以及一反射层48。其中透明导电层44的组成可选自氧化铟锡或氧化铟锌，缓冲层46的组成可选自钼、钛或铬，反射层48的组成可选自铝或铝合金。由于氧化铟锡形成的透明导电层44与铝金属形成的反射层48间的氧化还原电位相差较大，使得二者间的接触阻值过高而不易驱动，因此必须另在透明导电层44与反射层48间形成缓冲层46。为了改善透明导电层44与反射层48间的接触阻值，在本发明的其它实施例中，也可使用其它材质取代铝金属来制作反射层48，例如使用银/钯/铜合金来制作反射层48，即可不需再于透明导电层44与反射层48之间制作缓冲层46。

接合于基板10表面形成一光阻层50，且随着基板10表面的高度落差，光阻层50在透射区B内的厚度大于光阻层50在反射区A内的厚度。然后进行一第五黄光和蚀刻工序来限定光阻层50、反射层48、缓冲层46以及透明导电层44的图形，以在反射区A内形成开口，暴露出薄膜晶体管液晶显示器的扫描线与数据线等结构。其中第五黄光和蚀刻工序的详细步骤叙述如下。

如图8所示，进行一曝光工序，以在光阻层50中形成一潜在图形52设于反射区A，以及在光阻层50中形成一潜在图形54设于透射区B。其中潜在图形52用来限定多个通至薄膜晶体管液晶显示器的数据线以及扫描线的开口图形，潜在图形54则用来限定透射式子像素的像素电极的位置与图形。在相同曝光量的条件下，由于光阻层50在透射区B的厚度大于光阻层50在反射区A的厚度，因此潜在图形52可以贯穿光阻层50直至反射层48表面，而潜在图形54则未能贯穿光阻层50。在本发明的较佳实施例中，透射区B内未曝光的光阻层残膜高度应小于反射区A内未曝光的光阻层残膜高度，也即潜在图形54下方未曝光的光阻层残膜高度应小于潜在图形52周围未曝光的光阻层残膜高度。

如图9所示，随后进行一显影工序，以去除曝光区域的光阻层50，使光阻层50中的潜在图形52、54可以显现出来，并且使潜在图形54下方的光阻层残膜50具有一残膜高度H，用来保护透射区B的反射层48、缓冲层46以及透明导电层44并避免其在限定反射区A的开口的蚀刻过程中受到破坏。在本发明的较佳实施例中，透射区B的光阻层残膜高度H约介于3000-8000之间。

接着利用光阻层50作为一蚀刻掩膜，进行一蚀刻工序去除反射区A的反射层48、缓冲层46以及透明导电层44，以在反射区A形成一开口52’位于数据线或扫描线之上。上述去除反射层48、缓冲层46以及透明导电层44的蚀刻工序可为湿蚀刻工序，例如使用铝酸去除反射层48与缓冲层46，以及使用草酸去除透明导电层44。此外，上述去除反射层48、缓冲层46以及透明导电层44的蚀刻工序也可为干蚀刻工序，例如反射层48的蚀刻气体可以选自氯气以及三氯化硼的组合(Cl₂/BCl₃)，缓冲层46的蚀刻气体可以选自六氟化硫、氦气以及氯化氢的组合(SF₆/He/HCl)，且透明导电层44的蚀刻气体可以选自氯气以及氯化氢的组合(Cl₂/HCl)。

如图10所示，接下来利用一氧气等离子灰化工序去除反射区A以及透射区B的光阻层50，以暴露出透射区B的反射层48表面，并且在反射区A内的未曝光区域保留适当高度的光阻层残膜50环绕在开口52’周围，用来作为后续限定透射区B的像素电极时的蚀刻掩膜。随后进行一湿蚀刻工序或是干蚀刻工序，去除透射区B的反射层48以及缓冲层46，直至透明导电层44表面，以完成透射式子像素的像素电极的制作。最后，如图11所示，完全去除反射区A的光阻层残膜50，以完成反射区A的开口56的制作，并且进行一退火热处理，以降低透明导电层44的阻值。

本发明的主要特征将公知制作半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法中的第四与第五黄光和蚀刻工序结合为一，以在同一黄光和蚀刻工序中完成像素搭接孔以及凸块等结构的图形限定，另外也将公知方法中的第六与第七黄光和蚀刻工序结合为一，以在同一黄光和蚀刻工序中完成透射式子像素以及反射式子像素的图形限定。至于薄膜晶体管、外部电路接合电极的结构设计，以及制作薄膜晶体管、外部电路接合电极等结构的方法并非本发明的特点，也即本发明并不限定仅能依据前述第一至第三黄光和蚀刻工序来制作薄膜晶体管以及外部电路接合电极等结构。

相较于公知制作半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法，本发明可以减少使用光掩模，降低工序复杂度以及生产成本，并且避免多次黄光和蚀刻工序间可能因为对位误差所衍生的其它问题，进而提高产品合格率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种制作一半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法，该显示器包括一基板，该基板表面限定至少一反射区、一透射区以及一外部电路接合区，该反射区包括一薄膜晶体管，该外部电路接合区包括一外部电路接合电极，该方法包括下列步骤：

在该基板表面形成一保护层以及一第一光阻层，并利用一第一黄光和蚀刻工序来限定该保护层以及该第一光阻层的图形，以在该反射区内形成一第一开口通至该薄膜晶体管表面，在该外部电路接合区内形成一第二开口通至该外部电路接合电极表面，以及使该反射区内的该第一光阻层残膜高于该透射区的表面；

在该基板表面形成一透明导电层、一反射层以及一第二光阻层，且该第二光阻层在该透射区内的厚度大于该第二光阻层在该反射区内的厚度；

利用一第二黄光和蚀刻工序来限定该透明导电层、该反射层以及该第二光阻层的图形，以在该反射区内形成一第三开口；以及

去除该透射区内的该第二光阻层、该反射层，直至该透明导电层表面。

2.如权利要求1的方法，其特征在于：该第一黄光和蚀刻工序包括下列步骤：

在该反射区、该透射区以及该外部电路接合区内进行第一次曝光，以在该第一光阻层中形成一第一图形；

在该反射区以及该外部电路接合区内进行第二次曝光，以在该第一光阻层中形成一第二图形，且该第二图形与部分的该第一图形相互堆栈；

进行一显影工序；

利用该第一光阻层作为蚀刻掩膜，去除该保护层，以形成该第一开口以及该第二开口；以及

去除部分的该第一光阻层。

3.如权利要求2的方法，其特征在于：去除部分的该第一光阻层后在该透射区以及该外部电路接合区内暴露出该保护层表面。

4.如权利要求1的方法，其特征在于：还包括利用该反射区内的该第一光阻层残膜形成多个凸块。

5.如权利要求1的方法，其特征在于：还包括在该透明导电层与该反射层之间形成一缓冲层。

6.一种制作一半透半反薄膜晶体管液晶显示器的方法，该方法包括下列步骤：

提供一基板，且该基板表面限定至少一反射区、一透射区以及一外部电路接合区；

在该基板表面形成一第一导电层，并利用一第一黄光和蚀刻工序来限定该第一导电层的图形，以在该反射区形成一控制极以及在该外部电路接合区形成一外部电路接合电极；

在该基板表面形成一介电层以及一半导体层，并利用一第二黄光和蚀刻工序来限定该半导体层的图形；

在该基板表面形成一第二导电层，并利用一第三黄光和蚀刻工序来限定该第二导电层的图形，以在该反射区形成一源极以及一漏极；

在该基板表面形成一保护层以及一第一光阻层，并利用一第四黄光和蚀刻工序来限定该保护层以及该第一光阻层的图形，以在该反射区内形成一第一开口通至该漏极表面，以及在该外部电路接合区内形成一第二开口通至该接合区电极表面；

利用一第五黄光和蚀刻工序来限定该透明导电层、该反射层以及该第二光阻层的图形，以在该反射区内形成一第三开口；以及

7.如权利要求6的方法，其特征在于：该第四黄光和蚀刻工序包括下列步骤：

进行一显影工序，以使该反射区内的该第一光阻层残膜高度大于该透射区内的该第一光阻层残膜高度；

去除部分的该第一光阻层。

8.如权利要求7的方法，其特征在于：在去除部分的该第一光阻层后在该透射区以及该外部电路接合区内暴露出该保护层表面。

9.如权利要求6的方法，其特征在于：还包括利用该反射区内的该第一光阻层残膜形成多个凸块。

10.如权利要求6的方法，其特征在于：还包括在该透明导电层与该反射层之间形成一缓冲层。